CB／Z 810-2019  海洋工程裝備動(dòng)力定位能力評(píng)估方法

二階平均漂移力可以由模型試驗(yàn)或者計(jì)算分析予以確定。二階平均漂移力的數(shù)值預(yù)報(bào)方法主要有近 場(chǎng)理論、中場(chǎng)理論以及遠(yuǎn)場(chǎng)理論三種。 不規(guī)則波中的二階平均漂移力時(shí)，通常先利用經(jīng)驗(yàn)或理論方法得到規(guī)則波的二階平均波漂力，然后 利用波譜，將規(guī)則波的二階平均力相加，得到不規(guī)則波的二階平均波漂力。規(guī)則波的二階平均波漂力可 以采用成熟的商用軟件進(jìn)行計(jì)算如SESAM，HydroStar等。 二階平均漂移力可以通過公式（4）來(lái)計(jì)算：

一縱向二階波浪力傳遞函數(shù)： Cyma——橫向二階波浪力傳遞函數(shù)； S(の)——波浪譜密度。 波浪譜在沒有明確指定的情況下可選用JONSWAP譜（=3.3）

基坑支護(hù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范本2. 2.3.2二階波浪力傳遞函數(shù)

二階波浪力傳遞函數(shù)可以由以下方法得到： a)。通過SESAM，HydroStar，AQWA等軟件計(jì)算得到； b）采用經(jīng)驗(yàn)公式或者相似船型系數(shù)進(jìn)行擬合確定。

不同海域的風(fēng)速和波浪之間存在看特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，波浪等級(jí)的確定是計(jì)算波浪載荷的先決條件。 波浪條件可由下述方法確定： a 優(yōu)先采用動(dòng)力定位作業(yè)海域的長(zhǎng)期風(fēng)浪統(tǒng)計(jì)關(guān)系； b 無(wú)作業(yè)海域的長(zhǎng)期風(fēng)浪統(tǒng)計(jì)關(guān)系時(shí)，可以采用附表A.1中的風(fēng)浪統(tǒng)計(jì)關(guān)系； c）無(wú)相關(guān)風(fēng)浪統(tǒng)計(jì)關(guān)系可查時(shí)，可采用附錄A.2中的風(fēng)浪擬合關(guān)系來(lái)確定

任意一個(gè)推進(jìn)器所發(fā)出來(lái)的推力矢量通過推力大小和推力角度(T,e)來(lái)表示，因此，任意推 產(chǎn)生的縱向力、橫向力以及搖方向力矩用公式（5）表示：

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式中： T—一第i個(gè)推進(jìn)器所產(chǎn)生的縱向力； T一一第i個(gè)推進(jìn)器所產(chǎn)生的橫向力； T第i個(gè)推進(jìn)器所導(dǎo)致的崩搖方向力矩； T一第i個(gè)推進(jìn)器推力： 9一—第i個(gè)推進(jìn)器推力角度；推力方向指向船首為0°，指向右為90°，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正。 (x.y)一第i個(gè)推進(jìn)器的水平面位置坐標(biāo)。

3.2廣義推力分配關(guān)系

所有推進(jìn)器產(chǎn)生的總合力及力矩可以用公式（6）

T一一表示推進(jìn)器系統(tǒng)所產(chǎn)生合力的縱向力分量； T,表示推進(jìn)器系統(tǒng)所產(chǎn)生合力的橫向力分量； T,——表示推進(jìn)器系統(tǒng)所產(chǎn)生的搖方向合力矩； P——第i個(gè)推進(jìn)器的狀態(tài)。P=1表示該推進(jìn)器工作，P,=0表示該推進(jìn)器失效不工作。

3.2.1主推加能組合單元推力模型

主推加能推進(jìn)單元可將其拆分為兩個(gè)不同時(shí)工作的推進(jìn)器 a）當(dāng)主推發(fā)出正向推力時(shí)，舵力可以結(jié)合舵的有效升阻力系數(shù)曲線計(jì)算獲得。 b當(dāng)主推發(fā)出負(fù)向推力時(shí)，不考慮舵的作用，

3.2.2推進(jìn)器推力減額

推進(jìn)器的推進(jìn)效率對(duì)動(dòng)力定位能力評(píng)估有著較大的影響，因此，動(dòng)力定位能力評(píng)估時(shí)應(yīng)考慮推進(jìn)器 相互干擾以及推進(jìn)器與船體作用所導(dǎo)致的推進(jìn)器推力損失。 a 推進(jìn)器的推力損失在條件許可的情況下可以通過試驗(yàn)方法來(lái)確定。 b）漿槳干擾導(dǎo)致的推力減額可采用經(jīng)驗(yàn)公式（7）進(jìn)行估算。

式中： 1——推力減額因數(shù)：

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推進(jìn)器的推力： 一散水時(shí)的系柱推力； To 一兩螺旋槳的距離； 一推進(jìn)器直徑： O ? 兩槳軸線的夾角： 夾角為時(shí)的推力減額因數(shù)。

推進(jìn)器的推力： To 一散水時(shí)的系柱推力； 一兩螺旋獎(jiǎng)的距離； 一推進(jìn)器直徑； 0 ? 兩槳軸線的夾角： 夾角為時(shí)的推力減額因數(shù)。

3.2.3推進(jìn)器推力禁區(qū)角

槳共同作用時(shí)的推力禁區(qū)角可通過試驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行設(shè)置；無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)確定時(shí)，可以通過經(jīng)驗(yàn)來(lái) 劃分：

3.3.1對(duì)于DP1級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)，只需考慮推進(jìn)器完整工作模式，不需要考慮推進(jìn)器失效。 3.3.2對(duì)于DP2級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)，除了考慮推進(jìn)器完整工作模式，還考慮單個(gè)推進(jìn)器失效。 3.3.3對(duì)于DP3級(jí)動(dòng)力定位系統(tǒng)，除了考慮推進(jìn)器完整工作模式和單個(gè)推進(jìn)器失效模式，還應(yīng)考慮艙 室破壞導(dǎo)致多個(gè)推進(jìn)器失效。

4.1定位能力評(píng)估模型

動(dòng)力定位能力評(píng)估在本文件中特指給定海流速度V。下的極限風(fēng)速V。推進(jìn)器系統(tǒng)所產(chǎn)生的合力以

式中： 縱向載荷偏差； S， 一橫向載荷偏差； Fa一一作用于海洋平臺(tái)或船舶上的其他外力縱向分量 F一作用于海洋平臺(tái)或船舶上的其他外力橫向分量： N。一作用于海洋平臺(tái)或船舶上的其他外力所導(dǎo)致的力矩。 動(dòng)力定位系統(tǒng)船舶一般布置有多個(gè)推進(jìn)器，通過對(duì)推進(jìn)器推力進(jìn)行優(yōu)化分配可求得s+s，+s的 最小值。s+s，+s≤8。（8，=10）表示動(dòng)力定位系統(tǒng)在當(dāng)前海況下能達(dá)到定位效果；否則表示動(dòng) 力定位系統(tǒng)在當(dāng)前海況下能無(wú)法進(jìn)行定位

minf :s(T,)+s,(T,)+s.(T,,)

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Tmin—一第i個(gè)推進(jìn)器的最小推力； Tmat—一第i個(gè)推進(jìn)器的最大推力； 符號(hào)D一一推進(jìn)器推力角度的可執(zhí)行區(qū)域。 公式（9）利用線性規(guī)劃，序列二次規(guī)劃，模擬退火算法，遺傳算法等最優(yōu)化方法來(lái)求解

Tmm一第i個(gè)推進(jìn)器的最小推力； Tmat—第i個(gè)推進(jìn)器的最大推力； 符號(hào)D一一推進(jìn)器推力角度的可執(zhí)行區(qū)域。 公式（9）利用線性規(guī)劃，序列二次規(guī)劃，模擬退火算法，遺傳算法等最優(yōu)化方法來(lái)求解。

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圖2極限風(fēng)速計(jì)算流程圖

給出推進(jìn)器不同工作模式下的控位能力曲線、極限環(huán)境條件、不同方向環(huán)境載荷計(jì)算結(jié)果以及推進(jìn) 器工作模式下的優(yōu)化推力分配結(jié)果。 a） 控位能力曲線采用極坐標(biāo)表示，如附圖B.1； b） 極限環(huán)境條件采用附表B.1的形式給出； c）環(huán)境載荷計(jì)算結(jié)果采用附表B.2～附表B.4形式給出： 推力分配結(jié)果采用附表B.5形式給出。

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A.1北海風(fēng)浪統(tǒng)計(jì)關(guān)系

附錄A 資料性附錄） 風(fēng)浪關(guān)系

表A.1北海風(fēng)浪統(tǒng)計(jì)關(guān)系

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動(dòng)力定位系統(tǒng)通常應(yīng)用于海洋工程裝備在深水區(qū)作業(yè)，深水條件下的風(fēng)浪主要可以用以下幾種關(guān)系 來(lái)擬合： )我國(guó)規(guī)范法

5.5×10 023

式中： H,—有義波高； T——有效周期; L,——風(fēng)距（風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度）； g一重力加速度。 b）CEM法（美國(guó)《海岸工程手冊(cè)》）

= 4.13×10 gL .. (A. 2) V. V3

式中： H,—有義波高； T,一譜峰周期; 在實(shí)際計(jì)算時(shí)可取C,=0.001(1.1+0.035Vw）。 風(fēng)生海浪的各特征周期之間的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系如式（A.3）所示：

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止回閥標(biāo)準(zhǔn)附錄B （規(guī)范性附錄） 動(dòng)力定位能力評(píng)估結(jié)果表達(dá)

圖B.1動(dòng)力定位能力圖

表B.1極限環(huán)境計(jì)算結(jié)果

表B.2環(huán)境縱向力(Surge)計(jì)算結(jié)果

CB/78102019

表B.3環(huán)境橫向力(Sway）計(jì)算結(jié)果

表B.4環(huán)境銷搖力矩(Yaw)計(jì)算結(jié)果

水庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范范本表B.5推進(jìn)器推力分配